電氣和控制設(shè)備在風(fēng)電機(jī)組的檢修分析

汪海成（中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)風(fēng)電瀘西有限公司，652499）

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電氣和控制設(shè)備在風(fēng)電機(jī)組的檢修分析

汪海成
（中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)風(fēng)電瀘西有限公司，652499）

摘要：最近幾年，風(fēng)電裝機(jī)的容量正在快速增長(zhǎng)過(guò)程中，為人類(lèi)提供了大量的綠色能源，有助于電氣事業(yè)的發(fā)展。本文在對(duì)電氣系統(tǒng)故障檢查工作思路進(jìn)行有效歸納總結(jié)的基礎(chǔ)上，明確了控制系統(tǒng)以及電氣系統(tǒng)設(shè)備的主要功能，從而探究有效的設(shè)備檢修方法，為風(fēng)電裝機(jī)組件檢修提供支持。

關(guān)鍵詞：電氣；風(fēng)電機(jī)組；控制設(shè)備；檢修

0 前言

風(fēng)電機(jī)組的發(fā)展非常迅速，為人們提供了豐富的風(fēng)能，符合可持續(xù)發(fā)展觀的內(nèi)在要求。風(fēng)電場(chǎng)在投入2～5年生產(chǎn)后，一般已經(jīng)過(guò)了質(zhì)保期，風(fēng)電機(jī)組的維修需要風(fēng)電場(chǎng)來(lái)展開(kāi)。風(fēng)電場(chǎng)組件檢修中，有不少人員沒(méi)有設(shè)備檢修經(jīng)驗(yàn)。在對(duì)實(shí)習(xí)期新加入員工的畢業(yè)生素質(zhì)進(jìn)行改善，需要加強(qiáng)對(duì)新員工的安全以及檢修技能的培訓(xùn)，從而在短時(shí)間內(nèi)培養(yǎng)其設(shè)備檢修的基本能力。

1 風(fēng)電機(jī)組概述

新風(fēng)電機(jī)組一般運(yùn)行比較穩(wěn)定，發(fā)生故障的幾率比較低，師傅可以在實(shí)習(xí)期引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行上機(jī)維護(hù)，從而積累檢修經(jīng)驗(yàn)。為了有效解決新員工的素質(zhì)培養(yǎng)難題，檢修部門(mén)一般會(huì)自行編制檢修作業(yè)指導(dǎo)書(shū)或者故障處理受測(cè)，對(duì)新員工提供知識(shí)資料。為了有效改善新員工的操作能力，本文主要從控制系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)方面，重點(diǎn)分析了電氣與控制系統(tǒng)檢修思路，從而為檢修人員設(shè)備檢修操作能力的培養(yǎng)提供支持，維持風(fēng)電機(jī)組的正常運(yùn)行，創(chuàng)造出良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

風(fēng)機(jī)出口電壓690伏（0.69千伏），每臺(tái)風(fēng)電機(jī)組帶一個(gè)箱變，變比一般是0.69/35（或者0.69/10.5）千伏，升壓至35kv后，多臺(tái)風(fēng)電機(jī)組通過(guò)場(chǎng)內(nèi)匯集線路（可以是架空線路也可以是電纜）像葡萄一樣串起來(lái)，一個(gè)50MW的風(fēng)電場(chǎng)一般是3～4回匯集線；匯集后接到風(fēng)電場(chǎng)升壓變的35kV側(cè)，因?yàn)閱闻_(tái)變壓器的容量有限，所以大容量的風(fēng)電場(chǎng)可能會(huì)有多臺(tái)升壓變；至于電容器，因?yàn)椴⒕W(wǎng)導(dǎo)則要求風(fēng)電場(chǎng)具有一定的無(wú)功功率調(diào)節(jié)能力，所以一般會(huì)在升壓變低壓側(cè)配置一定的無(wú)功補(bǔ)償裝置，電容器僅僅是其中的一種，還可以是SVC或者SVG，風(fēng)電場(chǎng)送出線路較長(zhǎng)的話，有時(shí)候還需要安裝一定容量的感性無(wú)功設(shè)備。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)工作的安全可靠性已成為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)能否發(fā)揮作用，甚至成為風(fēng)電場(chǎng)長(zhǎng)期安全可靠運(yùn)行的重大問(wèn)題。

2 電器和控制設(shè)備檢查

控制系統(tǒng)作為風(fēng)電機(jī)組的重要神經(jīng)中樞，是能夠感知以及控制風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)所有設(shè)備的系統(tǒng)，是系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要保障。風(fēng)電機(jī)組控制系統(tǒng)主要模塊有PLC主機(jī)、數(shù)字輸入DI、模擬輸入模塊AI、PLC通訊模塊等。通信模塊主要是利用通訊協(xié)議，能夠有效傳輸PLC主機(jī)的設(shè)備以及指令狀態(tài)信息，同時(shí)可以保證電氣設(shè)備處于所需工作狀態(tài)下。風(fēng)電機(jī)組的安全鏈回路模塊，是風(fēng)電機(jī)組安全有效運(yùn)行的重要保障，使用串聯(lián)回路將節(jié)點(diǎn)有效連接。串聯(lián)回路中，如果有一個(gè)節(jié)點(diǎn)被斷開(kāi)，則整個(gè)處于短路狀態(tài)，可以有效避免安全事故的發(fā)生。因此，安全鏈回路的功能是保障風(fēng)電機(jī)組的安全性。安全鏈中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的關(guān)系為邏輯與，只有在每個(gè)邏輯量都為1的情況下，機(jī)組才能夠正常運(yùn)行。安全鏈主要用于監(jiān)測(cè)變槳、緊急停機(jī)按鈕、偏航紐纜、振動(dòng)等多種項(xiàng)目。

2.1PLC故障檢查。PLC作為風(fēng)電機(jī)組的控制核心，其在風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)作過(guò)程中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。因此，在風(fēng)電機(jī)組故障檢查中，可以首先從PLC檢查入手。對(duì)操作界面的有效檢查，從而確認(rèn)所應(yīng)用的軟件版本，并確定工作狀態(tài)是否處于正確狀態(tài)。通過(guò)檢查PLC的運(yùn)行狀態(tài)，獲得對(duì)PLC外殼的有效感知，同時(shí)確定設(shè)備工作是否有熱現(xiàn)象。

2.2通訊故障檢查。在PLC檢查后，開(kāi)始檢查風(fēng)電機(jī)組的通訊功能。如果風(fēng)電機(jī)組包括安全鏈在內(nèi)的所有設(shè)備狀態(tài)的信號(hào)都無(wú)法檢測(cè)到，則說(shuō)明控制系統(tǒng)通訊有問(wèn)題。對(duì)通訊模塊的檢查，主要內(nèi)容有通訊模塊的電源供電模塊、接頭、接線、設(shè)置波特率等。同時(shí)還應(yīng)該檢查通訊地址、通訊信號(hào)強(qiáng)度等。

2.3安全鏈故障檢查。當(dāng)通訊功能恢復(fù)正常后，需要檢查安全鏈回路。如果機(jī)組主要設(shè)備停止運(yùn)行，則可能是由于安全鏈回路沒(méi)有閉合的原因。在對(duì)安全鏈回路進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，需要分析軟件工作狀態(tài)、模塊是否發(fā)生損壞。安全鏈回路檢查是后續(xù)檢查實(shí)施的重要基礎(chǔ)。在排除掉軟硬件故障之后，需要結(jié)合電路圖紙的接線原理，分析回路安全節(jié)點(diǎn)的功能，同時(shí)具體分析故障產(chǎn)生的原因。當(dāng)安全鏈信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程中，受到干擾時(shí)，安全鏈節(jié)點(diǎn)功能也會(huì)存在異?，F(xiàn)象。在檢查回路安全性的基礎(chǔ)上，應(yīng)該分清故障原因。例如，當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重紐纜狀態(tài)、機(jī)場(chǎng)振動(dòng)超限等情況，其實(shí)質(zhì)是設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)達(dá)到了安全警報(bào)極限，可以通過(guò)閉合安全鏈回路，等待狀態(tài)恢復(fù)正常，從而進(jìn)行分析同的故障檢查。

2.4分系統(tǒng)故障檢查。風(fēng)電機(jī)組分系統(tǒng)主要包括變槳系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)，對(duì)這些系統(tǒng)進(jìn)行檢查時(shí)，應(yīng)該要嚴(yán)格結(jié)合電路圖指示。電氣回路檢查類(lèi)別主要有兩種，一種是控制回路，一種是動(dòng)力回路。控制回路的功能，可以分為測(cè)量、反饋以及控制?？刂苹芈返臏y(cè)量功能主要是將壓力、溫度、位置、風(fēng)速、電壓、電流等多種信號(hào)，有效轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，從而供PLC卡件進(jìn)行測(cè)量。傳感器的檢查中，應(yīng)該要注意電流傳感分壓電阻的質(zhì)量水平，同時(shí)注意分壓電阻的正確安裝?？刂乒δ芸梢岳肞LC卡件有效發(fā)出控制信號(hào)，從而達(dá)到電源接通或斷開(kāi)的目的，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

接觸器的主要故障原因有觸頭粘連、電磁線圈實(shí)效等，接觸器的故障會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備的無(wú)法有效控制，能夠檢測(cè)出設(shè)備狀態(tài)參數(shù)。電氣設(shè)備故障的檢查，應(yīng)該結(jié)合故障類(lèi)型，結(jié)合對(duì)照?qǐng)D紙，根據(jù)電氣回路對(duì)故障現(xiàn)象進(jìn)行具體分析，判斷是否為跳閘、燒損、過(guò)熱故障，同時(shí)判斷是否有熱現(xiàn)象產(chǎn)生。同時(shí)檢查設(shè)備工作狀態(tài)是否正確，以及檢查設(shè)備是否有損壞，判斷反饋回路是否正常。

3 強(qiáng)化風(fēng)電機(jī)組電氣與控制系統(tǒng)科學(xué)檢修分析

風(fēng)電機(jī)組出現(xiàn)故障時(shí)，多采用的故障檢查法，基本原則是對(duì)癥下藥，不需要對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行全面系統(tǒng)檢查。部分新員工對(duì)設(shè)備的認(rèn)知比較局限，缺乏系統(tǒng)性以及連貫性。在故障的報(bào)警列表中，缺乏經(jīng)驗(yàn)的員工不能直觀看出故障的直接聯(lián)系。電氣故障的分析，需要檢查人員具有系統(tǒng)的知識(shí)體系以及扎實(shí)的檢修技能。風(fēng)電機(jī)組電氣故障時(shí)影響風(fēng)電機(jī)穩(wěn)定性的重要因素，對(duì)電氣與控制系統(tǒng)故障有效排除，能夠?yàn)轱L(fēng)電機(jī)組維護(hù)提供保障。通過(guò)對(duì)電氣故障進(jìn)行有效排除，不斷強(qiáng)化對(duì)風(fēng)電機(jī)組電氣與控制系統(tǒng)的故障診斷以及分析。在風(fēng)電機(jī)組故障管理過(guò)程中，應(yīng)該有效應(yīng)用科學(xué)管理理念，排除相關(guān)的安全隱患，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行電氣故障維護(hù)，有效提高電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而增加風(fēng)電機(jī)組的使用壽命。

4 結(jié)束語(yǔ)

在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，尤其是一般風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制與檢測(cè)系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)滿足用戶提出的功能上的要求是不困難的。往往不是控制系統(tǒng)功能而是它的可靠性直接影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的聲譽(yù)。有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的功能很強(qiáng)，但由于工作不可靠，經(jīng)常出故障，而出現(xiàn)故障后對(duì)一般用戶來(lái)說(shuō)維修又十分困難，于是這樣一套控制系統(tǒng)可能發(fā)揮不了它應(yīng)有的作用。因此對(duì)于一個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和使用者來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)設(shè)備的檢修工作必須認(rèn)真加以考慮，必須引起足夠的重視。

參考文獻(xiàn)

［1］蔚芳，劉其輝，謝孟麗，張建華.適應(yīng)多類(lèi)型故障的雙饋風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越綜合控制策略［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2013，05（06）：23-28+133.

［2］劉文霞，蔣程，張建華，王昕偉，于雷，劉德先.一種用于序貫蒙特卡羅仿真的風(fēng)電機(jī)組多狀態(tài)可靠性模型［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2013，08（05）：73-80.

［3］張慧玲，郝思鵬，丁茂生.基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的雙饋風(fēng)電機(jī)組外特性研究及簡(jiǎn)化建模［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2013，17（09）：82-87.

［4］和萍，文福拴，薛禹勝，Ledwich GER ARD，李思岑.不同類(lèi)型風(fēng)電機(jī)組對(duì)小干擾和暫態(tài)穩(wěn)定性的影響［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2013，17（05）：23-29+135.

［5］杭俊，張建忠，程明，朱瑛，張邦富.直驅(qū)永磁同步風(fēng)電機(jī)組葉輪不平衡和繞組不對(duì)稱(chēng)的故障診斷［J］.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2014，09（02）：1384-1391.

作者簡(jiǎn)介

汪海成（1980-09-15），男，白族，籍貫：云南大理，學(xué)歷：本科，專(zhuān)業(yè)：自動(dòng)化，職稱(chēng)級(jí)別：工程師，研究方向：風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行和維護(hù)。

Analysis and maintenance of electrical and control equipment in wind turbine

Wang Haicheng
（HydroChina Wind Power Luxi Co，Ltd，652499）

Abstract：The on the basis of electrical system fault inspection work ideas effectively summarize the，clear the main functions of the control system and electrical system， so as to explore the effective method of equipment maintenance， for the wind power installed machine components maintenance support.

Keywords：Electrical； wind turbine； control equipment； maintenance